JP2004511915A - 低閉鎖力のｅｍｉ遮蔽用複合波形ガスケット - Google Patents

Abstract

第１の界面とこれの反対側に配置された第２の界面との間に置くための弾性ＥＭＩ遮蔽用ガスケット及び／又は環境シール用ガスケットである。このガスケットは、長手方向軸線に沿って伸びる不定長さの長いボデーより形成される。このボデーは基面と頂面、及び基面と頂面との中間を伸びる第１及び第２の側面を持つ。基面自体はボデーの長さに沿って伸び、ガスケットを根元側で第１の界面上に支持するように構成される。一方、頂面は、ガスケットを末端側で第２の界面上に接触させるように長手方向軸線から半径方向に伸び、更に第１の高い振幅の区域と低い振幅の区域とが交互になっている第１の周期的な連鎖を有するように特徴付けられた第１の波形プロフィルを定めるように長手方向軸線に沿って伸びる。第２の側面も、第１の波形プロフィルを横切る方向に配置されかつ同時に第２の高い振幅の区域と低い振幅の区域とが交互になっている第２の周期的な連鎖を有するように同様に特徴付けられた第２の波形プロフィルを定めるように長手方向軸線に沿って伸びる。このように形成されたガスケットは、第１の界面と第２の界面との間の所定の圧縮力の下で、ボデーが基面と頂面との中間で撓ませられることを特徴とする応力方向内に変形する。

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、広くは環境封鎖用及び／又は電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽用のガスケットに関し、特別にはセル方式電話送受話器及びその他の送受話器用電子装置のような小型の電子回路格納体内での使用に特に適した低閉鎖圧力のＥＭＩ遮蔽用ガスケットに関する。
【０００２】
テレビジョン、ラジオ、コンピューター、医用器械、事務機械、通信設備及び同等装置のような電子装置の作動は、その設備の電子回路内における電磁放射の発生を伴う。米国特許５，２０２，５３６号、５，１４２，１０１号、５，１０５，０５６号、５，０２８，７３９号、４，９５２，４４８号、及び４，８５７，６６８号に詳細に説明されるように、かかる放射は、電磁スペクトルの高周波帯域、即ち約１０ＫＨｚから１０ＧＨｚの間の電磁場として、又は過渡現象として発生することが多く、近くの別の電子装置の作動を妨害することで知られている「電磁波障害」又はＥＭＩと呼ばれる。
【０００３】
ＥＭＩエネルギーを発生源装置内に閉じ込めるため、及び別の発生源装置からその装置又は別の「ターゲット」装置を遮断するために、ＥＭＩの効果を弱くするように、ＥＭＩエネルギーを吸収及び／又は反射する能力を有する遮蔽を使用することができる。かかる遮蔽は、発生源装置とその他の装置との間に挿入される障壁として提供され、典型的には、装置を囲む導電体の接地されたハウジングとして構成される。装置の回路は、一般に保守その他のために接近可能のままでなければならないため、大多数のハウジングには、ドア、ハッチ、パネル、又はカバーのような開口可能な又は取外し可能な接近路が設けられる。しかし、これら一様に平らな接近路とその対応した組合い面又は接合面との間には間隙がある可能性があり、放射エネルギーがこれを通って漏洩し又は通過して装置に出入りすることにより遮蔽効率が下がる。更に、かかる間隙は、ハウジング又はその他の遮蔽体の表面と接地との間の電気伝導性を不連続とし、更にスロットアンテナび一形式として機能することによりＥＭＩ放射の２次発生源を作ることさえある。関連して、ハウジング内に誘導されたバルク電流又は表面電流は、遮蔽のいかなる界面間隙も横切る電圧傾斜を発生させ、このため、間隙はＥＭＩノイズを放射するアンテナとして機能する。一般に、ノイズの振幅は間隙の長さに比例し、そして間隙の幅は認め得るほどの効果は持たない。
【０００４】
ハウジング及びその他のＥＭＩ遮蔽構造を横切る電気経路を維持するために、及び湿気及びダストのような汚染物質を装置の内部に入れないために、これらＥＭＩ遮蔽構造の組合面内の間隙を満たすためのガスケット及びその他のシールが提案されている。かかるシールは、組合面の一方に接着され、又は機械的に取り付けられ、又は締まり嵌めにされて、いかなる界面間隙も閉鎖するように機能して、加圧して表面間の不並びに一致させることによりこれを横切る連続した伝導経路を確立する。従って、ＥＭＩ遮蔽用に意図されたシールは、押されている間の電気の表面伝導を提供するだけでなく、シールが間隙寸法と一致できる弾力性も持つ構造のものに特化される。更に、シールは、耐摩耗性で、経済的に製造でき、おつ繰返し圧縮及び引張りのサイクルに耐える能力を必要とする。ＥＭＩ遮蔽用ガスケットの仕様についての更なる情報は、Ｓｅｖｅｒｉｎｓｅｎ，Ｊ；Ｇａｓｋｅｔｓ Ｔｈａｔ Ｂｌｏｃｋ ＥＭＩ、Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１９，ｐｐ．７４−７７（１９７５／８／７）が参照される。
【０００５】
ＥＭＩ遮蔽用ガスケットは、典型的に、導電性要素で満たされ、覆われ、又は塗装され間隙充填能力を有する弾性コア部材として構成される。発泡され又は非発泡の固体又は筒状となし得る弾性コア部材は、典型的に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、又はポリプロピレン−ＥＰＤＭ混合物のような弾性熱可塑性材料、或いはブタジェン、スチレン−ブタジェン、ニトリル、クロロスルフォネート、ネオプレーン、ウレタン、又はシリコンゴムのような熱可塑性又は熱硬化性ゴムより形成される。
【０００６】
充填用、シース用、又は塗装用の導電性材料は、金属、又は金属メッキしたプラスチック、織物、編物、及び繊維を含む。好ましい金属は、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、錫又はモネルのような合金を含み、好ましい繊維は、木綿、羊毛、絹、セルローズ、ポリエステル、ポリアミド、ナイロン、ポリイミドのような天然繊維又は合成繊維を含む。或いは、カーボン、グラファイト、又は導電性ポリマー材料のようなその他の導電性粒子及び繊維を代わりに使用することができる。
【０００７】
ＥＭＩ遮蔽用ガスケットの通常の製造方法は、押出し、成型、又はダイカッティングを含み、成型又はダイカッティングは、従来は特に小型又は複雑な遮蔽用の構成に好まれている。関連して、ダイカッティングは、型又は同等品を使って希望の形状に切断され又は型打ちされた導電性エラストマーのキュアされたシートからのガスケットの形成を含む。一方、成型は、未キュアエラストマー又は熱可塑性エラストマーの希望の形状への圧縮成型又は射出成型を含む。
【０００８】
より最近では、ＥＭＩ遮蔽用ガスケットの製造のためのフォーム・イン・プレース（ＦＩＰ）法が提案されている。共通して譲り受けた米国特許６，０９６，４１３号、５，９１０，５２４号、及び５，６４１，４３８号、及びＰＣＴ　ＷＯ９６／２２６７２号、において、並びに米国特許５，８８２，７２９号及び５，７３１，５４１号、及び日本国公開７１７７／１９９３号において説明されるように、かかる方法は、ハウジング又はその他の封入容器の表面上にノズルから流動状態で分配された粘性のキュアできる導電性合成物のビードの適用を含む。合成物、典型的に銀の充填その他で導電性にされたシリコンエラストマーは、加熱により、又は空気中の水分により、又は紫外線放射によりその場でキュアされ、基板面の所定位置に導電性エラストマーのＥＭＩ遮蔽用ガスケットを形成する。
【０００９】
共通して譲り受けた米国特許５，５６６，０５５号において、及びＤＥ１９７２８８３９号において解が更に説明された電子回路封入容器用の別の最近のＥＭＩ遮蔽の解は、導電性エラストマーによるハウジング又はカバーの上への成型をを含む。エラストマーは、ハウジング又はカバーの内面を横切る比較的薄い層内に一体に成型され、比較的厚い層内で、これらの界面位置に沿って、ハウジングに対してカバーを環境的に封鎖するためのガスケット状の応答及び封入容器のＥＭＩ遮蔽用の電気的連続性の両者を提供する。エラストマーは、更にカバー又はハウジングの内部の仕切り上に成型し、或いは、かかる仕切りと一体に形成するようにそれ自体を成型して、干渉する可能性のある構成要素間の電磁絶縁要素を提供することができる。かかる形式のカバーは、Ｐａｒｋｅｒ−Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗｏｂｕｒｎ，ＭＡ）のＣｈｏｍｅｒｉｃｓ ＥＭＣ ＤｉｖｉｓｉｏｎによりＣｈｏ−Ｓｈｉｅｌｄ（商標）カバーの名のもとに市販されている。
【００１０】
遮蔽用電子装置封入容器、特に電話送受話器及びその他の手持ち式電子装置の典型的な小さい封入容器のための別の解は、ガスケットの支持部材のような薄いプラスチック保持器又はフレームの組入れに関する。共通して譲り受けた１９９５年１月２４日付け同時係属出願Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０８／３７７，４１２号において説明されたように、導電性エラストマーを成型することができ、或いは米国特許５，７３１，５４１号に説明されるように、その場で成型され、又はフレームの面の内側又は内周の縁及び／又は上面又は下面に取り付けられる。このように構成されると、ガスケット及びフレーム組立体は電子装置内で一体化され、例えば、装置の印刷基板（ＰＣＢ）上の周囲の接地図形と、プラスチックハウジングの伝導性塗装、別のＰＣＢ、又はキーパッド組立体のようなその別の構成要素との間の低インピーダンス経路を提供することができる。この形式のスペーサーガスケットの使用は、デジタル式セルラー装置、ハンディフォン、及びパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）用送受話器、ＰＣカード（ＰＣＭＣＩＡカード）、全地球測位システム（ＧＰＳ），ラジオ受信機、及びパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）のようなその他の手持ち式装置内のＥＭＩ遮蔽用を含む。その他の用途は、無線遠隔通信装置のＰＣＢにおける金属ＥＭＩ遮蔽用「フェンス」の置換を含む。
【００１１】
典型的な小さい封入容器用についての要求は、一般に低インピーダンス、及び比較的低い閉鎖力荷重、例えばガスケットの長さ当たり０．２−１．５ｋｇ／ｃｍ（１．０−８．０ポンド／インチ）で撓み得る低いプロフィル接続に特化される。通常、ガスケット及びこれと組み合っているハウジング又はボードの面の間の導電経路を確保するために、両者間の十分な一致を確保するように最小の撓み、典型的に約１０％が特定される。しかし、ある種の用途については、通常プロフィルの特定された最小撓みをさせるに要する閉鎖又はその他の撓み力は、特別なハウジング又はボード組立体の設計により得られるよりも大きいことが観察された。
【００１２】
小さい電子装置封入容器パッケージにおける使用に特に適した低閉鎖力ガスケットの設計を達成する一つの方法は、局所的な最大高さと最小高さとが交互にされた周期的な「中断された」プロフィルを有するようにガスケットを形成することであった。通常は、一部係属出願１９９８年３月１３日付け、Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０９／０４２，１３５号、及び２０００年２月１８日付け、Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．６０／１８３，３９５号において、技術出版物 ＥＭＩ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｓｐａｃｅｒ Ｇａｓｋｅｔ、Ｐａｒｋｅｒ Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｗｏｂｕｒｎ，ＭＡ（１９９６）、及びＰＣＴ出願９８／５４９４２において説明されたように、かかる形式のガスケットは、鋸歯状、即ち、ノッチが作られ、ギザギザにされ、又はサイン状の「波形」のプロフィルを有するように、或いは一連の離散したビードを持つように成型され又はＦＩＰ法により形成することがでる。一般に、特定化された連結の形状のために、かかる「中断された」プロフィル又はパターンを有するガスケットは、或る所与の圧縮荷重の下で連続プロフィルより大きい撓みを示すことが期待されるであろう。
【００１３】
技術の現在の状態を表す市販の波形ガスケット組立体が、或る長さの導電性のエラストマーガスケット２を有するとして図１の斜視図及び図２の平面図において一般に１で示される。このガスケット２は、銀又は銀メッキされ充填されたシリコン又はフルオロシリコン材料で作ることができ、そしてハウジング４の、図１に３で示された高くされた縁に沿った射出成型又は圧縮成型により接合される。ハウジング４は、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、又は同等品のようなプラスチック材料で形成され、そして、その内面５は、導電性にするために金属化塗装が施される。或いは、ハウジング４は、マグネシウム又はアルミニウムのような比較的軽い金属で形成することができる。
【００１４】
基本的な形状においては、ガスケット２の末端部６は一般にサイン状のプロフィルにされる。機能的には、エラストマーガスケット２は、圧縮停止具として作用する波形のトラフの圧縮モードにより変形する。ガスケット２のかかる変形応答が図２’に示され、この図において、その断面の３Ｄメッシュモデルが、非圧縮方向又は直角方向において破線７で示され、これは、縁の面３（図２’には図示されない）と、９の想像線で示された平面により表せられた当たっている界面との間におけるガスケット２の圧縮の際に受ける８で示された変形方向又は応力方向上に重ねられる。陰影のより濃い区域が圧縮応力のより増加した領域を示している図２’において確かめられるように、ガスケット２は、主に圧縮である変形応答を示す。
【００１５】
手持ち式セルラーフォンのような手持ち式電子装置の大きさは小さくなり続けているため、そのガスケットのプロフィルの設計における更なる改良が電子産業によりうまく受け入れられることが更に重要であることが認められるであろう。特に望ましいことは、ますます工業標準となりつある小さい電子装置封入容器に適した低閉鎖力のガスケットプロフィルである。
【００１６】
【発明の概要】
本発明は、小型の電子回路包囲パッケージにおける使用に特に適した環境封鎖用及び／又は電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽用の低閉鎖力ガスケットに向けられる。通常の設計におけるように、本発明のガスケットは、ハウジングの２個の半分体の間のような１対の面の中間で圧縮されたとき低い閉鎖力荷重に応答するように、ガスケットの基部を支持し得るハウジング又はその他の基板に関して、サイン状又はその他の「波形」のプロフィルを示すように形成された頂面を有するような形状にされる。しかし、本発明のガスケットは、更に、曲げモーメントとして特徴付け得る管理された撓み応答を示すように、例えば、横断方向波形プロフィルのような頂面に関して形成された少なくも一方の側面を有するような形状にされる。かかる応答は、電気的及び物理的な接触をより確実にしかつ一方ではより信頼できるＥＭＩ遮蔽及び環境シーリング効果を確保するために接触面とのより均一な界面の接触をさせる大きいが管理された撓みを提供し有利である。従って、本発明のガスケットは、例えば電子回路用に使用されたとき、確実なＥＭＩ遮蔽及び、加えて環境シーリング効果を提供する。
【００１７】
本発明の利点は、小さい手持ち式の電子装置において見いだし得るような低閉鎖力の用途のための改良されたガスケットプロフィルの提供を含む。更なる利点は、ハウジング又は封入容器の回路板要素とのより安定した界面接触のため、及び一方ではより確実な電気的連続性及び信頼し得るＥＭＩ遮蔽効果のための管理された撓み応答を示すガスケットプロフィルを含む。これら及びその他の利点は、ここに含まれる開示に基づいて、本技術の熟練者に容易に明らかとされるであろう。
【００１８】
【本発明の詳細な記述】
本発明の性質及び目的のより完全な理解のために、付属図面に関連して得られる以下の詳細な説明を参照すべきである。
【００１９】
図面は、以下の詳細な説明に関連して更に説明されるであろう。
【００２０】
説明において、幾つかの用語が目的を何ら限定することなく説明の便利のために使用される。例えば、用語「前方」、「後方」、「右」、「左」、「上方」、「下方」は、これらが使用される図面における方向を示し、用語「内向き」、「内側」又は「内部」、及び「外向き」、「外側」又は「外部」は、それぞれ、引用された要素の中心に向かう方向及び離れる方向を示し、更に用語「半径方向」及び「軸方向」は、それぞれ、引用要素の中心の長手方向軸線に直角な方向及び平行な方向を示す。特に上に述べられたもの以外の同様に重要な用語は、限定する意味を持つものではなく説明のために使用されると考えるげきである。
【００２１】
図において、アルファベット表示を有する構成要素は、文章から明らかであるように、表示の数字部分のみよって、総合的に又は代わりに引用されることがある。更に、図面の種々の要素の構成部分が異なった参照番号により示されることがあるが、これはその要素の構成部分を指すものであって全体としての要素は指さないことを理解すべきである。空間、表面、寸法及び量に関する一般的な指示は矢印で示される。
【００２２】
以下の説明の目的について、ここに含まれる本発明の指針は、セルラーテレフォンのような手持ち式電子装置用の封入容器の一部分の縁又はその他の表面上へのエラストマーの導電性電磁妨害（ＥＭＩ）遮蔽用ガスケットの成型又はその他の適用に関連して説明される。しかし、以下の説明の観点から、本発明の態様は、スペーサーフレームガスケット、回路板、又はＥＭＩ遮蔽用キャップのようなその他のＥＭＩ遮蔽用、或いは環境シール用及び／又は伝熱用の非導電性及び／又は伝熱性の実施例において有用であることが認められるであろう。従って、かかるその他の応用における使用は、明確に本発明の範囲内であると考えるべきである。
【００２３】
さて、図面を参照すれば、ＥＭＩ遮蔽用のシーリング組立体の例が、電子装置用のハウジング部品又はその他の封入容器１２を含むとして図４に一般に１０で示される。この電子装置は、セルラーテレフォン、或いはパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）用の送受話器、ＰＣＭＣＩＡカード、全地球測位システム（ＧＰＳ），ラジオ受信機、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、又は同等品のような別の手持ち式又はその他の電子装置とすることができる。ハウジング部品１２は、内面１４及び外面１６を有し、これらは一方が１８で示された側壁から伸び、内外の面の間に周囲の縁の面２０を持つ。縁の面２０は、組み合っているハウジング部品（図示せず）の当たっている縁又はその他の界面として機能する。組み合っている部品を確実に位置決めするために、各部品は、１個が部品１２上に番号２２で示される１個以上の位置決め用ピンを持つように形成され、このピンは、部品１２の穴２４のような、組み合っているハウジング部品に設けられた対応穴の中に受け入れられる。典型的に、ハウジング部品１２の内部は、内部壁２６によるなどで多くの分離した空洞部に分割され、干渉する可能性のある回路間の電磁絶縁区画を提供する。
【００２４】
多くの用途について、ハウジング部品１２は、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリイミド、高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、フルオロポリマー、ポリスルフォン、ポリエステル、ＡＢＳ、アセタールホモ又はコポリマー、又は液晶ポリマーのような熱可塑性プラスチック又はその他のポリマー材料から射出又はその他で成型することができる。ハウジング部分の内面１４は、非導電性材料の場合は、塗装、金属化、又はその他で金属層又は金属充填コーテ←ング層が設けられる。或いは、ハウジング部品１２は、マグネシウム又はアルミニウムのような比較的軽量な金属で形成することができる。
【００２５】
図５及び６の拡大図を参照して更に見られるように、構成セグメントが３０ａ−ｄで示される弾性ガスケットが側壁１８上及び選択的に内部壁２６上に成型され或いは接着又は締まり嵌めのようなその他により保持され、中間の縁の面２０及び組み合っているハウジング部品（図４−６には図示せず）の対応面を所定の圧縮荷重下で軸方向に圧縮可能とされる。関連して、ガスケット３０は、エラストマー性材料で形成される際は、射出成型又は圧縮成型により側壁の端面２０上に重ねて成型されことが好ましく、この材料は、温度、ハウジング材料との化学的又は物理的な適合性により選ぶことができる。用途に応じて、適切な材料は、Ｈｅｖｅａのような天然ゴム、並びに、フルオロポリマー、クロロスルホネート、ポリブタジェン、ポリブタジェン、ブナ−Ｎ、ブチル、ネオプレーン、ニトリル、ポリイソプレーン、シリコン、フルオロシリコンのような熱可塑性、即ち熔融処理可能な、又は熱硬化性、即ちキュア可能な合成ゴム、エチレン・プロピレン（ＥＰＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー（ＥＰＤＭ）、ニトリル・ブタジエン（ＮＢＲ）及びスチレン・ブタジエン（ＳＢＲ）のようなコポリマーゴム、或いはエチレン又はポリプロピレン・ＥＰＤＭ、ＥＰＲ、又はＮＢＲのような混合物を含むことができる。用語「合成ゴム」は、ポリウレタン、シリコン、フルオロシリコン、スチレン・イソプレン・スチレン（ＳＩＳ）及びスチレン・ブタジエン・スチレン（ＳＢＳ）、並びに可塑化ナイロン、ポリエステル、エチレンビニルアセテート及びポリ塩化ビニルのようなゴム状の性質を示すその他のポリマーのような熱可塑性又は熱硬化性エラストナーとして広く分類される材料を含むと理解すべきである。ここで使用される用語「エラストマー性」は、コンプライアンス、弾性又は圧縮変形、低圧縮歪み、柔軟性、及び変形後の復元能力のゴム状特性を示す通常の意味と考えられる。
【００２６】
ＥＭＩ遮蔽用としては、エラストマー性材料はシリコン又はフルオロシリコン材料が選定されることが好ましい。一般に、シリコンエラストマーは、広い温度範囲にわたる耐熱性及び耐酸化性、並びに多くの化学薬品及び天候の影響に耐える望ましい特性を示す。これら材料は、更に、広い温度及び湿度の範囲にわたるコロナ絶縁破壊に対する抵抗を有する優れた電気特性を示す。
【００２７】
ＥＭＩ遮蔽用については、シリコン又はその他のエラストマー性材料は、境界面間に導電経路を提供するために、材料の連続した結合相に導電性充填物を加えることにより導電性にすることができる。適切な導電性充填物は、ニッケル及びニッケルメッキされたグラファイト及び貴金属のような基板、及び純銀のような銀及び銀メッキ基板、銀メッキされた金のような銀メッキされた貴金属、銀メッキされた銅、ニッケル、アルミニウム及び錫のような銀メッキされた卑金属、並びに銀メッキされたガラス、セラミックス、プラスチック、エラストマー、及びマイカ、並びにこれらの混合物を含む。充填物の形状は本発明にとって重要であるとは考えず、そしてこの形式の導電性材料の製造又は形成の際に通常含まれる、固体の球形、中空の小球、エラストマーのバルーン、フレーク、小板、ファイバー、ロッド、又は不規則な形の粒子を含んだ適宜の形式を含むことができる。同様に、充填物の粒子の大きさも重要でないと考えられるが、一般に約０．２５０−２５０μｍの範囲であり、好ましくは０．２５０−７５μｍの範囲である。
【００２８】
充填物は、意図された用途に対して希望されたキュアされたガスケット内の導電性のレベル及びＥＭＩ遮蔽効果を提供するに十分な比率で合成物内に装填される。大多数の用途に対して、約１０ＭＨｚから１２ＧＨｚの周波数範囲にわたって、少なくも１０ｄＢ、好ましくは少なくも２０ｄＢ、そして最も好ましくは少なくも１００ｄＢ以上のＥＭＩ遮蔽効果が満足できると考えられる。かかる効果は、一般に、反応システムの総体積を基準として約１０−８０体積％の間、好ましくは２０−７０体積％の間の充填物比率に換算される。しかし公知のように、キュアされたガスケットの最終の遮蔽効果は、充填物内の導電性材料の量、及び加えられた荷重又は典型的にはガスケットの約１０から５０％の間の撓みに基づく。
【００２９】
或いは、導電性充填物は、ガスケット３０を覆っている比較的薄い、即ち０．０２５−０．２５ｍｍ（１−１０ミル）の小板又は塗装層として提供することができる。塗装の場合は、かかる層は、内部に充填物が分散された連続相を形成するシリコン、フルオロシリコン、又はその他のエラストマー性結合材として調合することができる。
【００３０】
図４−６を参照すれば、ガスケット３０の各構成セグメント３０ａ−ｄは、圧縮されない状態又は正常な状態においては、ガスケットセグメント３０ａ及び３０ｂについて共に４２で示された長手方向中心軸線に沿って伸びる不定長さの長いボデー４０として形成されることが見られる。ハウジング部品１２の形状に応じて、ガスケット３０及び従ってそのボデー４０は、連続又は不連続とすることができ、かつ、長手方向軸線４２に沿った直線、湾曲、直線構成の、曲線構成の、又はその他の形状の経路に従うことができる。
【００３１】
特に図５及び６の拡大図を参照すれば、ボデー４０は、本発明の指針に従ってガスケット３０における管理された撓み応答を達成する複合波形プロフィルを有するとして構成されることが見られる。基本的構成においては、かかるプロフィルは、ベース又は基面５０、ガスケット３０の第１の波形プロフィルを定めかつ一部分が５３で示された頂部又は頂面５２、内側面５４、及び内側面５４の反対側に配置されかつガスケットの第２の波形プロフィルを定める外側５６を備える。見られるように、全部の面５０、５２、５４、及び５６は、ボデー４０内に一体に形成することができる。
【００３２】
図示されたガスケット３０の形状においては、基面５０は一般に平らでありかつガスケットボデー４０の長さに沿ってハウジング部品の縁の面２０と一般に平行に伸びる。ガスケット３０を縁の面２０上に成型し又は接着し又は取り付けるため、基面５０は、面２０上でガスケットを根元側で支持し、これらと例えば組み合っているハウジング部品の当たっている界面（図５及び６には図示せず）との間で圧縮する。しかし、基面５０は、縁の面２０の形状又は方向に応じて、例えば、面２０の内側コーナー６０の面取りに対応して斜めになるように形成するすることができる。更に、図５及び６の図示された実施例においては、基面５０は、更に延長部分を有するように形成することができ、この部分は、図６における想像線６２に見られるように、これに従属して側壁１８の内面１４に接着又はその他で固定される。延長部分６２は、ハウジング部品１２へのガスケットボデー４０の自己接合成型又は接着剤接合によるなどで追加の表面積並びに更なる確保用の剪断面取付けを提供することが理解されるであろう。
【００３３】
頂面５２は、当たっている界面（図示せず）と末端側で接触するように基面５０から間隔を空けて長手方向軸線４２から半径方向に伸びる。図５及び６に示された実施例においては、頂面５２は、長手方向軸線４２に沿って伸びるとき、１個が７０で示される第１の高い振幅の区域又は隆起部と１個が７２で示される第１の低い振幅の区域又はトラフとが交互になっている第１の周期的な連鎖で、ガスケット３０の第１の波形５３を定める。頂面５２により定められる第１の波形のプロフィル５３は、方形波、傾斜、鋸歯状のような適宜のパターンとすることができるが、図６の図示実施例においては、一般にサイン状であり、かつλ_１で示された所与の好ましくは一定の波長を有するとして示される。この波長は、多くの用途に対して０．２５−０２．７ｍｍ（０．０１−０．５０インチ）の間とすることができ、また、波の高さｈ又は波の振幅の２倍は０．１３−１２．７ｍｍ（０．００５−０．５０インチ）の間とすることができる。ＥＭＩ遮蔽用としては、波長λ_１、従って山７０間の間隔は、所要レベルのＥＭＩ遮蔽を維持するために、１０ＭＨｚ−１０ＧＨｚの範囲の周波数に対しては波長の約１／４より小さいように、入射ＥＭＩ放射の波長に関して寸法を決めることができる。更に、ＥＭＩ遮蔽用については、ガスケット３０の単位長さ当たり最小の電気抵抗、典型的には約０．１Ω以下を維持することが好ましい。
【００３４】
内側面５４は、ガスケットボデー４０の一方の側を形成している基面５０と頂面５２との中間を伸びる。ガスケットボデー４０の他方の面は外側面５６により形成されるため、図６にｗで示された頂面５２の幅方向の大きさがこれらの間に定められ、かつＣＮＣ又はワイヤカットＥＤＭ法によるガスケット３０の成型又は工作を容易にするために、一般に一定に維持される。後で説明される方法におけるガスケット３０の撓みの管理を助けるために、内側面５４は、基面５０と頂面５２との中間を長手方向軸線４２に沿った一般に中低のプロフィルとなるように、図６にｒ_１で示された曲率半径を有しかつ長手方向軸線４２に一般に平行な軸線７４の周りに形成することができる。半径ｒ_１は、ここに含まれる多くの用途について、典型的に約０．０５−５．８ｍｍ（０．００２−０．２０インチ）の間とすることができる。
【００３５】
一方、外側面５６は、内側面５４とは反対側で同様に基面５０と頂面５２との中間を伸びる。図６の強調した図面を参照して見られるように、外側面５６は、好ましくは、垂直軸７８とθで示された鋭角を形成するように、軸線７６に沿って内側面５４の方向で基面５０から頂面５２に傾けられる。側面５６のかかる傾斜は、以下説明されるであろうガスケット３０の管理された撓みを更に支援する。
【００３６】
本発明の指針に従って、外側面５６は、ガスケット３０の第２の波形プロフィルを形成するように構成される。図５に最もよく見られるように、図５に一般に８０で示されたかかるプロフィルは、一般に頂面５２の第１の波形プロフィル５３を横切る方向で配置され、かつ、１個が図５に８２で示された第２の高い振幅区間又は隆起部と１個が図５に８４で示された第２の低い振幅とが交互になっている第２の周期的な連鎖で長手方向軸線４２に沿って伸びる。外側面５６により定められる第２の波形プロフィル８０は、方形波、傾斜、鋸歯状のような適宜のパターンとすることができるが、頂面５２の第１の波形５３のプロフィルのパターンと同じにし又は異なるようにすることができる。しかし、図５に示された実施例においては、第２の波形プロフィル８０は、トラフ８４の連続した各対の中間に矢印８８により示された方向で、中央の傾斜軸線８６まわりの中高の湾曲を有する一般にサイン波であるとして示される。かかるトラフの対の各は、これらの間にλ_２で示された好ましくは一定の波長を定める。この波長は、図５の実施例においては、第１の波形プロフィル５３のλ_１（図６）にほぼ等しい。第１及び第２の波形プロフィルが長手方向軸線４２に沿って同位相であるように、第２の波形プロフィル８０の各隆起部８２が、第１の波形プロフィル５３の対応の隆起部と一致し、更に第２の波形プロフィル８０の各トラフ７２が第１の波形プロフィル５３の対応トラフ８４と一致することが好ましい。
【００３７】
波形プロフィルの組合せの提供により、本発明のガスケット３０は、例えば、ハウジング部品１２の縁の面２０と、組み合っているハウジング部品又はその他の構成要素の当たっている界面との間の軸方向の力の下で変形させられたとき、管理された撓み応答を示すように作られる。ガスケット３０のかかる変形応答が図７に示され、これにおいては、ガスケット３０の断面の３Ｄメッシュモデルが、非圧縮又は正常な方向で破線９０で示され、これは界面９４と９６との間におけるガスケット３０の圧縮の際に受けた変形９２又は応力方向の上に重ねられる。図７において見られるように、ガスケット３０の管理された撓み応答９２は、ガスケットボデー４０が斜めに撓むこと、即ち基面５０と頂面５２との中間で、矢印９８により示された半径方向における対応した曲げ又はモーメントのアームまわりに斜めに撓み、即ち、曲がり又は折られる。図の陰影の濃い区域は、大きい圧縮応力の領域を示す。
【００３８】
かかる曲げの機構の準備は、ガスケット３０に与えられた撓みをさせるに要する荷重を、ガスケットのみの圧縮により達成できる撓みと比較して約５０％又はそれ以上減らすことができる。即ち、所与の圧縮荷重について、本発明によるガスケット３０の軸方向撓みは、説明された曲げモーメントを示さない通常設計のガスケットの撓みと比較して２倍以上にすることができる。例えば、典型的な用途において、約０．２−０．８ｋｇ／ｃｍ（１．０−４．０ポンド／インチ）の圧縮荷重の下で、本発明のガスケットは少なくも約０．１５−０．４ｍｍ（０．０００６−０．０１５インチ）撓むことができる。波形なしガスケット形状及び組合せ波形ガスケット形状の効果が、特に図８のグラフ１００において比較される。図８において、図７の組合せ波形プロフィル（曲線１０２）、及び比較し得る寸法にされた、即ち等しい頂部及び底部の幅及び高さにされた非波形プロフィル（曲線１０４）の、それぞれ軸線１０６に沿った総荷重力、及び単位長さ当たりの軸１０８に沿った撓み変位の関数として、正規化された荷重撓み曲線が１０２及び１０４でプロットされる。
【００３９】
図８の結果から、与えられた用途内では、組合せ波形デザインを撓ませるに揺する力は、比較し得る連続デザインについてより低いであろうことが見られるであろう。従って、本発明のガスケットは、低閉鎖力遮蔽の解に特化した通信用送受話器及びその他の手持ち式装置におけるようなＥＭＩ遮蔽用における使用に特に適していることが認められるであろう。事実、ガスケットの撓みにより、改良された電気的連続性のためのガスケットと界面との間に増加した表面接触を展開することができる。
【００４０】
本発明の組合せ波形デザインは、特別な用途の要求に応じてガスケットの撓みの方向を変えることができる。例えば、図４−６の組立体１０においては、ガスケット３０の撓みの方向は内向き、即ちハウジング部品１２の内部に向かう。或いは、側面５４及び５６の形状を逆にすることにより、ガスケット３０の撓みを外向き、即ちハウジング部品１２の外部に向かうようにすることができる。かかる能力は、封入容器のデザンに大きい融通性を与える。事実、図４−６においてはガスケット３０は封入容器の一つの縁の面上に支持されるように構成されて示されるが、共通して譲り受けられた１９９５年１月２４日付け同時係属出願Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０８／３７７，４１２号、及び米国特許５，７３１，５４１号において更に説明されたスペーサーガスケットフレームのような基板の両側に支持できるように、ガスケットを対称形に、即ち、２個の向かい合った基面５０及び２個の反対側に配置された頂面５２を有して作ることができる。
【００４１】
以下の例は、ここに含まれる本発明の実行及び特有の特徴の実例であるが、限定する意味にはいささかも解釈すべきではない。
【００４２】
【実施例】
本発明の指針を確かめるために、本発明により構成された２個のガスケットプロフィルの静的荷重撓み応答が、非線形有限要素解析（ＦＥＡ）モデリングプログラムＭＡＲＣ　Ｋ６（ＭＡＲＣ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐ．Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，ＣＡ）を使用して予測された。図９Ａ及び９Ｂの２００及び図１０Ａ及び１０Ｂの３００で識別されるガスケットプロフィルについての結果が、図９Ａ及び１０Ａでは０．５０ｍｍ（０．０２０インチ）及び図９Ｂ及び１０Ｂでは０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）の撓みにおけるコーシーの応力の第２成分についてプロットされた。プロフィルは、共通して４００で示される格子線により表される８ノード３Ｄハーマン要素を使用してモデル化された。
【００４３】
プロフィル２００及び３００の圧縮が、共通して５０２で示される平面として示される接触要素を使用して模擬された。反対側の縁の面（図示せず）は、解析においては、ガスケットプロフィルに関して固体として考えられた。図１０Ａ及び１０Ｂのプロフィル３００は、プロフィル３００を対応して縁の面取りをした面上に支持するために、斜め部分３０２を含む基面５０を本質的に有する点が、図９Ａ及び９Ｂのプロフィル２００とは異なることが見られた。
【００４４】
上のモデルに基づいてガスケットプロフィルの荷重撓み応答が、Ｍｏｏｎｅｙ−Ｌｉｖｌｉｎ歪みエネルギー関数を使用して有限要素解析法により予測された。
【００４５】
【数１】

【００４６】
ここに、Ｃ_１、Ｃ_２ は材料係数であり、Ｉ_１、Ｉ_２は歪み不変量でありこれはＯｇｄｅｎ関数に変換される。
【００４７】
【数２】

【００４８】
ここに、λ_１、λ_２、λ_３は牽引比、そしてα_ｉ、μ_ｉは材料係数である。２項Ｏｇｄｅｎモデル、即ち、ｍ＝２については、式（１）と（２）とは同値である。表１に、典型的なシリコンベースの充填エラストマー性成型材料の２項Ｏｇｄｅｎ定数及び体弾性係数をまとめた。後者はエラストマー性材料の近非圧縮性を計算するために使用された。
表１
典型的な Ｏｇｄｅｎ モデルの材料定数

図９及び１０のＦＥＡモデルにおいて、垂直方向における予測応力成分分布が、圧縮応力の大きい領域を示している陰影の濃い区域を囲んでいる輪郭により示される。ガスケットを撓ませるに要する力をかなり減らすために、プロフィルの曲げ機構応答を見ることができる。勿論、前述のシミュレーションに基づいて。図８及び９に示されたものとは違うガスケット形状を予想することができ、これはこの曲げ機構の特徴を組み入れる。従って、これら別の形状は、本発明の範囲内にあると考えるべきである。
【００４９】
定量的に、説明された曲げ応答の効果は図１１に６００でモデル化され、これにおいては、正規化された負荷力（軸線６０２）対撓み（軸線６０４）曲線が図９の組合せ波形ガスケットプロフィル（曲線６０６）、及び通常の、即ち図１の曲がりなしの波形プロフィル（曲線６０８）の単位長さ当たりでプロットされる。モデルに使用されたそれぞれのガスケットプロフィルは、比較可能な寸法にされ、等しい頂部の幅及び底部の幅並びに等しい高さを持つ。
【００５０】
図１１から、説明された曲げ機構の提供が、波形ガスケットの所与の撓みをさせるに要する荷重を、ガスケットのみの圧縮により達成し得る撓みと比較して約５０％まで又はそれ以上減らし得ることを見ることができる。即ち、所与の圧縮荷重について、本発明による組合せ波形ガスケットの軸方向の撓み（曲線６０６）は、説明された曲げモーメントを示さない通常デザインのガスケットの撓み（曲線６０６）の２倍以上になり得る。例えば、典型的に超小型電子装置又はその他の閉鎖力の非常に小さい用途のために特定された約０．２−０．４ｋｇ／ｃｍ（１．０−２．０ポンド／インチ）の圧縮荷重の下で、本発明の組合せ波形ガスケットは、通常のプロフィルについての約０．２５−０．３８ｍｍ（０．０１−０．０１５インチ）だけと比較して、少なくも約０．７６−０．８９ｍｍ（０．０３−０．０３５インチ）撓むことができる。曲げ機構応答が本発明のガスケットプロフィルの撓みの範囲を大きくすることが、種々の用途における使用に対してこれを適切にすることが認められるであろう。
【００５１】
本発明の指針から離れることなく本発明内で幾つかの変更をなし得ることが予想されるので、先の説明に含まれる全ての事柄は、限定する意味ではなくて例証とそて解釈すべきである。ここに引用された全ての参考文献は参考文献として組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術を示す「波形」ＥＭＩ遮蔽用ガスケットが縁の上に成型された手持ち式電子通信装置用のハウジングの一部分の部分的に断面の斜視図である。
【図２】
図１のハウジングの平面図である。
【図３】
図１の従来技術の波形ガスケットの圧縮応答を示しているその断面の３Ｄメッシュモデルである。
【図４】
本発明による組合せ波形ガスケットのモデル化された一実施例の縁にに沿ったハウジング部分を有するＥＭＩ遮蔽用組立体の一部分の、部分的に断面にした斜視端面図である。
【図５】
図４のＥＭＩ遮蔽用組立体の９０゜回された拡大図である。
【図６】
本発明の波形ガスケットの断面を詳細に示している図５のＥＭＩ遮蔽用組立体の更なる拡大図である。
【図７】
図６の波形ガスケットの変形応答を示しているその断面の３Ｄメッシュモデルである。
【図８】
本発明による図７の組合せ波形ガスケットの力−変形応答と、同様な寸法の非波形ガスケットとを比較しているプロット図である。
【図９Ａ】
本発明の波形ガスケットプロットにおける０．５ｍｍ（０．０２０インチ）撓みにおける予想応力分布の有限要素モデルの３Ｄグラフィック表現である。
【図９Ｂ】
０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）撓みにおける図９Ａのガスケットプロフィルの応力分布の３Ｄグラフィック表現である。
【図１０Ａ】
本発明の波形ガスケットプロットの別の実施例における０．５ｍｍ（０．０２０インチ）撓みにおける応力分布の有限要素モデルの３Ｄグラフィック表現である。
【図１０Ｂ】
０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）撓みにおける図１０Ａのガスケットプロフィルの応力分布の３Ｄグラフィック表現である。
【図１１】
本発明による図９の組合せ波形ガスケットの図１の通常の波形ガスケットに対する力−撓み応答を比較しているプロット図である。

Claims (26)

1. 第１の界面及び向かい合って配置された第２の界面の間に置くための弾性ガスケットであって、前記ガスケットは長手方向軸線に沿って伸びる不定長さの細長いボデーを備え、前記ボデーは、
   前記ボデーの長さに沿って伸びる基面であって、前記ガスケットを根元側で第１の界面上に支持するように構成された前記基面、
   第２の界面と末端側で接触するために前記長手方向軸線から半径方向に伸びる頂面であって、第１の高い振幅の区間と低い振幅の区間とが交互になっている第１の周期的な連鎖を有することを特徴とする第１の波形プロフィルを定めつつ前記長手方向軸線に沿って伸びている前記頂面、
   前記基面と前記頂面との中間を伸びている第１の側面、
   前記第１の側面と反対側で前記基面と前記頂面との中間を伸びている第２の側面
   を備え、
   これにより、前記ガスケットは、第１の界面と第２の界面との間の所定の圧縮力の下で、前記ボデーが前記基面と前記頂面との中間で撓ませられることを特徴とする応力方向に変形可能である弾性ガスケット。
2. 前記第２の側面が、前記第１の波形プロフィルを一般に横切るように配置されかつ第２の高い振幅区間と低い振幅区間とが交互になっている第２の周期的な連鎖を有することを特徴とする第２の波形プロフィルを定めつつ前記長手方向軸線に沿って伸びる請求項１のガスケット。
3. 前記第１の周期的連鎖の第１の高い振幅区域及び低い振幅区域が、前記第２の周期的連鎖の第２の高い振幅区域及び低い振幅区域と、一般に同位相にある請求項２のガスケット。
4. 前記ガスケットの前記ボデーの前記応力方向が前記第１の側面に向かって撓ませられる請求項１のガスケット。
5. 前記ボデーが一般に直線状である請求項１のガスケット。
6. 前記ボデーが一般に曲線状である請求項１のガスケット。
7. 前記第１の波形プロフィルが一般にサイン状である請求項１のガスケット。
8. 前記第２の波形プロフィルが一般にサイン状である請求項２のガスケット。
9. 前記第１及び第２の波形プロフィルの各が一般にサイン状である請求項２のガスケット。
10. 前記第１の側面が一般に中低である請求項１のガスケット。
11. 前記第２の側面が、前記第１の側面に向かって角度を付けられる請求項１のガスケット。
12. 前記ボデーが弾性ポリマー材料で形成される請求項１のガスケット。
13. 前記ポリマー材料が導電性充填剤を有する請求項１２のガスケット。
14. 第１の界面、及び
    前記第１の界面及び向かい合いに配置された第２の界面の間で圧縮可能な弾性ガスケットであって、長手方向軸線に沿って伸びる不定長さの細長いボデーを備えた前記ガスケット
    を備え、前記ボデーが
    前記ボデーの長さに沿って伸びる基面であって、前記第１の界面上に根元側で支持されている前記基面、
    第２の界面と末端側で接触するために前記長手方向軸線から半径方向に伸びる頂面であって、第１の高い振幅の区間と低い振幅の区間とが交互になっている第１の周期的な連鎖を有することを特徴とする第１の波形プロフィルを定めつつ前記第１の軸線に沿って伸びている前記頂面、
    前記基面と前記頂面との中間を伸びている第１の側面、
    前記第１の側面と反対側で前記基面と前記頂面との中間を伸びている第２の側面
    を備え、
    これにより、前記ガスケットは、第１の界面と第２の界面との間の所定の圧縮力の下で、前記ボデーが前記基面と前記頂面との中間で撓ませられることを特徴とする応力方向に変形可能である弾性ガスケット。
15. 前記第２の側面が、前記第１の波形プロフィルを一般に横切るように配置されかつ第２の高い振幅区間と低い振幅区間とが交互になっている第２の周期的な連鎖を有することを特徴とする第２の波形プロフィルを定めつつ前記第１の軸線に沿って伸びる請求項１４のガスケット。
16. 前記第１の周期的連鎖の第１の高い振幅区域及び低い振幅区域が、前記第２の周期的連鎖の第２の高い振幅区域及び低い振幅区域と、一般に同位相にある請求項１５のガスケット。
17. 前記ガスケットの前記ボデーの前記応力方向が前記第１の側面に向かって撓ませられる請求項１４のガスケット。
18. 前記ボデーが一般に直線状である請求項１４のガスケット。
19. 前記ボデーが一般に曲線状である請求項１４のガスケット。
20. 前記第１の波形プロフィルが一般にサイン状である請求項１４のガスケット。
21. 前記第２の波形プロフィルが一般にサイン状である請求項１５のガスケット。
22. 前記第１及び第２の波形プロフィルの各が一般にサイン状である請求項１５のガスケット。
23. 前記第１の側面が一般に中低である請求項１４のガスケット。
24. 前記第２の側面が、前記第１の側面に向かって角度を付けられる請求項１４のガスケット。
25. 前記ボデーが弾性ポリマー材料で形成される請求項１４のガスケット。
26. 前記ポリマー材料が導電性充填剤を有する請求項２５のガスケット。

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